#include <iostream>
#include <functional>
#include <memory>
#include <thread>
#include <future>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <vector>

class threadpool {
    public:
        using Functor = std::function<void(void)>;
        threadpool(int thr_count = 1) : _stop(false){
            for (int i = 0; i < thr_count; i++) {
                _threads.emplace_back(& threadpool::entry, this);//类成员函数有隐含的this指针
            }
        } 
        ~threadpool() {
            stop();
        }
        void stop() {
            if (_stop == true) return;
            _stop = true;
            _cv.notify_all();//notify_one：唤醒一个等待该条件变量的线程
                             //notify_all：唤醒所有等待该条件变量的线程。
            for (auto &thread : _threads) {
                thread.join();
            }
        }
        //push传入的是首先有一个函数--用户要执行的函数， 接下来是不定参，表示要处理的数据也就是要传入到函数中的参数
        //push函数内部，会将这个传入的函数封装成一个异步任务（packaged_task），
        //使用lambda生成一个可调用对象（内部执行异步任务），抛入到任务池中，由工作线程取出进行执行
        //decltype(func(args...)是类型推导，推导func（args...）返回值
        template<typename F, typename ...Args>
        auto push(const F &&func, Args&& ...args) -> std::future<decltype(func(args...))> {
            //1. 将传入的函数封装成一个packaged_task任务
            using return_type = decltype(func(args...));//推导一个返回值类型
            //bind一个函数，生成一个可调用对象，可调用对象是没有返回值的
            //都是右值引用，因此使用完美转发forward
            auto tmp_func = std::bind(std::forward<F>(func), std::forward<Args>(args)...);
            // std::packaged_task对象在其生命周期内管理一个异步任务。
            // 如果直接创建一个std::packaged_task对象而不使用智能指针，
            // 你需要手动管理它的生命周期，确保在获取结果之前它不会被销毁。
            // 使用std::shared_ptr可以自动管理std::packaged_task的生命周期，
            // 当没有其他shared_ptr指向它时，它会被自动销毁。
            auto task = std::make_shared<std::packaged_task<return_type()>>(tmp_func);
            
            std::future<return_type> fu = task->get_future();
            //2. 构造一个lambda匿名函数（捕获任务对象），函数内执行任务对象
            {
                //unique_lock锁的管理器unique_lock对象被销毁时，它会自动解锁关联的互斥量
                std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
                //3. 将构造出来的匿名函数对象，抛入到任务池中
                _taskpool.push_back(   [task](){ (*task)(); }  );
                _cv.notify_one();//唤醒一个消费者
            }
            return fu;
        }

    private:
        //线程入口函数---内部不断的从任务池中取出任务进行执行。
        void entry() {
            while(!_stop){
                std::vector<Functor> tmp_taskpool;
                {
                    //加锁
                    std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
                    //等待任务池不为空，或者_stop被置位返回，满足其一就不会阻塞
                    //this捕获this才能访问成员变量
                    _cv.wait(lock, [this](){ return _stop || !_taskpool.empty(); });
                    //取出任务进行执行
                    //这里swap就是为了避免，取任务的时候，频繁的加锁解锁
                    tmp_taskpool.swap(_taskpool);
                }
                for (auto &task : tmp_taskpool) {
                    task();
                }
            }
        }
    private:
        std::atomic<bool> _stop;//结束标志
        std::vector<Functor> _taskpool;//任务池（就是一个一个的函数）
        std::mutex _mutex;
        std::condition_variable _cv;//条件变量
        std::vector<std::thread> _threads;//工作线程
};

int Add(int num1, int num2) {
    return num1 + num2;
}

int main()
{
    threadpool pool;
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        std::future<int> fu = pool.push(Add, 11, i);
        // 每次调用 fu.get() 都会阻塞，直到与 fu 关联的 
        // std::packaged_task 对象完成任务并设置结果
        std::cout << fu.get() << std::endl;
    }
    pool.stop();
    return 0;
}